Нақты газдар: идеалдылықтан ауытқу

Нақты газдар: идеалдылықтан ауытқу
Нақты газдар: идеалдылықтан ауытқу
Anonim

Химиктер мен физиктер арасында «нақты газдар» термині мұндай газдарды атау үшін қолданылады, олардың қасиеттері олардың молекулааралық әрекеттесуіне тікелей байланысты. Кез келген арнайы анықтамалықтан бұл заттардың бір моль қалыпты жағдайда және тұрақты күйде шамамен 22,41108 литр көлемді алатынын оқуға болады. Мұндай мәлімдеме Клапейрон теңдеуіне сәйкес молекулалардың өзара тартылу және тебілу күштері әрекет етпейтін «идеалды» деп аталатын газдар үшін ғана дұрыс, ал соңғысының алып жатқан көлемі елеусіз шама болып табылады..

нақты газдар
нақты газдар

Әрине, мұндай заттар табиғатта жоқ, сондықтан бұл дәлелдер мен есептеулердің барлығы таза теориялық. Бірақ идеалдылық заңдарынан бір дәрежеде ауытқыған нақты газдар барлық уақытта кездеседі. Мұндай заттардың молекулалары арасында әрқашан өзара тартылыс күштері болады, бұл олардың көлемінен біршама ерекшеленетінін білдіреді.мінсіз үлгісін шығарды. Оның үстіне барлық нақты газдардың идеалдылықтан ауытқу дәрежесі әртүрлі.

Бірақ бұл жерде өте айқын тенденция бар: заттың қайнау температурасы нөл градус Цельсийге жақын болған сайын, бұл қосылыс идеалды үлгіден соғұрлым ерекшеленеді. Нидерланд физигі Иоганнес Дидерик ван дер Ваальске тиесілі нақты газдың күй теңдеуін ол 1873 жылы шығарған. (p + n2a/V2) (V – nb)=nRT пішіні бар бұл формула келесімен салыстырылды: Клапейрон теңдеуі (pV=nRT), тәжірибе арқылы анықталған. Олардың біріншісі молекулалық әсерлесу күштерін ескереді, оларға тек газдың түрі ғана емес, оның көлемі, тығыздығы және қысымы да әсер етеді. Екінші түзету заттың молекулалық салмағын анықтайды.

Нақты газ күйінің теңдеуі
Нақты газ күйінің теңдеуі

Бұл реттеулер жоғары газ қысымында маңызды рөл атқарады. Мысалы, 80 атм индикаторында азот үшін. есептеулер идеалдан шамамен бес пайызға ерекшеленеді, ал қысымның төрт жүз атмосфераға көтерілуімен айырмашылық қазірдің өзінде жүз пайызға жетеді. Бұдан шығатыны, идеал газ моделінің заңдары өте жуық. Олардан ауытқу сандық жағынан да, сапалық жағынан да болады. Біріншісі Клапейрон теңдеуі барлық нақты газтәрізді заттар үшін шамамен байқалатынында көрінеді. Сапалық ауытқулар әлдеқайда тереңірек.

Нақты газдар жақсы түрленеді жәнесұйыққа және агрегаттың қатты күйіне ауысады, егер олар Клапейрон теңдеуін қатаң сақтаса, бұл мүмкін емес еді. Мұндай заттарға әсер ететін молекулааралық күштер әртүрлі химиялық қосылыстардың түзілуіне әкеледі. Тағы да, бұл теориялық идеалды газ жүйесінде мүмкін емес. Осылай түзілген байланыстарды химиялық немесе валенттік байланыстар деп атайды. Нақты газ иондалған жағдайда, онда кулондық тартылыс күштері пайда бола бастайды, олар, мысалы, квазибейтарап иондалған зат болып табылатын плазманың мінез-құлқын анықтайды. Бұл әсіресе плазма физикасы астрофизикада, радиотолқын сигналдарының таралу теориясында, басқарылатын ядролық және термоядролық реакциялар мәселесінде өте кең қолданыс табатын кең ауқымды, қарқынды дамып келе жатқан ғылыми пән болып табылатындығына байланысты..

Нақты газ изотермалары
Нақты газ изотермалары

Нақты газдардағы химиялық байланыстар табиғаты бойынша молекулалық күштерден іс жүзінде ерекшеленбейді. Олар да, басқалары да, жалпы алғанда, заттың бүкіл атомдық және молекулалық құрылымын құрайтын элементар зарядтар арасындағы электрлік өзара әрекеттесуге дейін төмендейді. Алайда молекулалық және химиялық күштерді толық түсіну кванттық механиканың пайда болуымен ғана мүмкін болды.

Нидерланд физигі теңдеуімен үйлесімді материяның кез келген күйін іс жүзінде жүзеге асыруға болмайтынын мойындаған жөн. Бұл олардың термодинамикалық тұрақтылығының факторын да қажет етеді. Заттың мұндай тұрақтылығының маңызды шарттарының бірі - бұлИзотермиялық қысым теңдеуінде дененің жалпы көлемінің азаю тенденциясын қатаң сақтау керек. Басқаша айтқанда, V мәні өскен сайын нақты газдың барлық изотермалары тұрақты түрде төмендеуі керек. Сонымен қатар, ван-дер-Ваальс изотермиялық учаскелерінде критикалық температура белгісінен төмен көтерілу учаскелері байқалады. Мұндай аймақтарда жатқан нүктелер іс жүзінде жүзеге асырылмайтын материяның тұрақсыз күйіне сәйкес келеді.

Ұсынылған: